На участке Карповская – Нариман танковые и пехотные части 4-й танковой армии вермахта прорвали оборону Юго-Восточного фронта и продвигаются на север в направлении разъезда Басаргино – Яблочный, расположенного в 3 километрах западнее Сталинграда. К исходу дня противник занял Басаргино. Командующий фронтом в 20:00 ввиду угрозы, создавшейся тылам 62-й и 64-й армий, отдал приказ об отходе их на внутренний обвод Сталинградских позиций, на линию Рынок – Орловка – Гумрак – Воропоново – Елхи – Ивановка.
На Сталинградское направление переданы стрелковые дивизии: 207-я (полковник С. С. Гузенко) и 173-я (полковник В. Д. Хохлов).
Войска 62-й и 64-й армий отошли на рубеж внутреннего обвода Сталинграда: 62-я армия заняла оборону на участке от Волги до железной дороги Сталинград – Донбасс, прикрыв город с севера и запада, 64-я армия – на участке от железной дороги до Ивановки, прикрывая Бекетовку и Красноармейск. 57-я армия закрепилась на рубеже Ивановка – озеро Цаца. В этот день по приказу Сталина должно было начаться наступление 1-й гвардейской армии – с севера на прорвавшиеся на северные окраины Сталинграда немецкие части. Однако Жуков перенес его на 3 сентября: из-за отсутствия горючего войска и 2 сентября не вышли на исходные позиции. Между тем в самом Сталинграде почти совсем не осталось боеприпасов. У прибывавшего пополнения не было не только артиллерии, но и пулеметов.
На фронт выступил рабочий отряд Краснооктябрьского района в количестве 250 человек, на заводе «Баррикады» создан новый отряд народного ополчения из 200 человек, в тот же день он направлен в распоряжение воинской части. Вооружены и переброшены в тыл противника три диверсионные группы, и отправлен в тыл врага Калачевский партизанский отряд.
1-я гвардейская армия прямо с марша перешла в наступление на прорвавшихся на северные окраины Сталинграда немцев, но, не поддержанная ни артиллерией, ни авиацией, смогла продвинуться лишь на несколько километров. Немцы нанесли контрудар и остановили, а кое-где и отбросили армию на исходные позиции.
Сталину доложили, что к вечеру одно из немецких танковых соединений прорвалось в пригороды Сталинграда, и он продиктовал находившемуся там Г. К. Жукову телефонограмму: «Положение со Сталинградом ухудшилось. Противник находится в 3 верстах от Сталинграда. Сталинград могут взять сегодня или завтра, если северная группа не окажет немедленной помощи. Потребуйте от командующих войсками, стоящими к северу и северо-западу от Сталинграда, немедленно ударить по противнику и прийти на помощь сталинградцам. Промедление теперь равносильно преступлению. Всю авиацию бросьте на помощь Сталинграду. В самом Сталинграде авиации осталось чрезвычайно мало». Жуков ответил, что утром 4 сентября 24-я, 1-я гвардейская и 66-я армии могут начать наступление, но в войсках всех трех армий нет боеприпасов – их смогут доставить на позиции не раньше 4-го к вечеру, поэтому он просит перенести наступление на 5 сентября. Сталин разрешил с условием, что, если немцы начнут общее наступление на город до 5-го, нужно будет бросить все войска в бой, не дожидаясь их готовности. Но до 5 сентября особых событий под Сталинградом не произошло.
На Сталинградское направление прибыла 316-я стрелковая дивизия (полковник И. Е. Зубарев).
В районе Опытной станции под Сталинградом в разгар ожесточенного боя младший политрук 272-го полка Дмитрий Сергеевич Яковлев (1915–1942) с двумя противотанковыми гранатами бросился под головной танк фашистов. Ниже приводится клятва Д. Яковлева:
«Моя клятва.
Я – партии сын, и Отчизна мне мать,
В бою я не буду назад отступать,
А если погибну в жестоком бою,
Скажите словами народу:
Он честно, достойно отдал жизнь свою
В сраженье с врагом за свободу».
Сталинградский общегородской рабочий батальон направлен в расположение военного командования.
За линию фронта в тыл врага переброшены 4 партизанские группы в составе 53 бойцов.
Организована переправа населения через Волгу, в первую очередь детей.
Умер тяжело раненный в бою под Сталинградом 22-летний капитан Красной армии Рубен Руис Ибаррури (1920–1942), сын Долорес Ибаррури, одной из руководителей Коммунистической партии Испании, после падения республиканского правительства в 1939 году эмигрировавшей в СССР. В 1940 году окончил военное училище и с первых дней войны оказался в действующей армии в качестве командира пулеметной роты. Темпераментный и отважный испанец в конце августа 1942-го под Сталинградом заменил раненого командира батальона, но был сам тяжело ранен.
Противник в течение дня пытался ударами с запада и северо-запада овладеть Сталинградом. К исходу дня занял г. Елхи и продвинулся вглубь обороны советских войск на 1,5 километра.
